改建公路水泥稳定碎石基层施工技术要点

李炜

摘 要：基层作为道路的主要承重结构，其施工质量往往决定整个道路的工程质量。本文从混合料配合比、原材料及施工设备、摊铺及碾压、施工过程质量控制方面对基层施工技术进行探讨。

关键词：水泥稳定碎石;混合料;无侧限抗压强度;配合比

中图分类号：U416.214文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）15-0095-03

Abstract：  As the main load-bearing structure of the road， the construction quality of the base layer often determines the engineering quality of the entire road. This paper discussed the base construction technology from the aspects of mixture ratio， raw materials and construction equipment， paving and rolling， and quality control of construction process.

Keywords： cement stabilized crushed stone;mixture;unconfined compressive strength;mix ratio

1 项目背景

某三级公路设计长度26.781 km，路基宽7.5 m，路面宽6.5 m。该工程是在既有道路基础上改建，根据实施性施工组织设计，基层施工总工期为2个月。桥涵设计荷载为公路-I级，设计洪水频率1/25，设计时速30 km/h，路面结构采用22 cm水泥混凝土面层+20 cm水泥稳定碎石基层+15 cm天然砂砾垫层。项目所在地区年平均气温约10.0 ℃，年极端最高气温为34.6 ℃，年极端最低气温为-14.6 ℃，最冷月平均气温为0.7 ℃，冬无严寒，冻土日数年平均为59 d，最大冻结深度为35 cm。线路处于南秦岭加里东褶皱带内，地质构造复杂。大部分地区基岩裸露，植被覆盖良好，在接受剥蚀风化作用的同时，谷坡还堆积了少量的薄层黄土，部分路段为强风化红色泥岩，河谷区及沟底堆积了不厚的碎石砾石等松散层。全线所通过的地形地貌均为山间河谷区。

2 水泥稳定碎石基层施工材料及设备要求

2.1 材料

2.1.1 水泥。应选用强度等级为32.5或42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，具体等级以设计文件为准。水泥的初凝时间应大于3 h，终凝时间应大于6 h且小于10 h。在水泥稳定碎石中掺加缓凝剂或早强剂等外加剂时，掺加的剂量应通过试验确定，且外加剂应符合相关行业及国家标准。选用的水泥应满足表1中的相关规定。

2.1.2 粗集料。可采用各种硬质岩石或砾石加工制成的碎石，也可采用天然砾石。三级公路压碎值应不大于40%，最大公称粒径应小于31.5 mm，塑性指数应小于9。选用的粗集料应满足表2中的相关规定。

2.1.3 細集料。可采用天然砂砾及中、粗砂等材料作为细集料。其粒径应满足施工要求，且应有稳定的级配。细集料应干净、未风化且无杂质，并有一定的颗粒级配。细集料中不大于0.075 mm的颗粒含量应小于20%。选用的细集料应满足表3中的相关规定。

2.2 设备

2.2.1 拌和厂设置。出于环境保护及施工质量考虑，本项目采用集中厂拌方式拌和。为确保不被降雨影响，拌和厂选择在地势相对较高处，同时做好相应的排水设施，且该地有经检测合格的拌和用水。在拌和厂分别设置粗集料、细集料料仓，并按规定的备料仓数量适当增加，留有余地。同时，设置外加剂、水泥等原材料仓库，并做好防水措施。

2.2.2 运输车辆。项目选用水泥稳定碎石混合料专用运输车运输。根据生产能力、运距及施工能力等因素计算出所需运输车的数量，并适当增加2～3台备用。同时，做好运输车的防雨、防晒措施，以免水分增加或散失从而改变混合料的配合比。

2.2.3 摊铺及碾压设备。根据基层设计厚度、设计宽度、工期、生产能力等因素，选用140 kW的沥青摊铺机作为水泥稳定碎石基层的摊铺机械。采用2台18 t双钢轮压路机作为初压、终压设备，1台30 t胶轮压路机作为复压设备[1]。

3 水泥稳定碎石基层施工技术要点

3.1 配合比确定

水泥稳定碎石混合料配合比设计应严格按照原材料检验、目标配合比设计、生产配合比设计及施工参数确定四个阶段进行。具体流程如图1所示。

原材料检验阶段，拌和用水应检测pH、氯离子、硫酸根离子、碱含量等;粗集料应检测压碎值、针片状颗粒含量、0.075 mm以下粉尘含量、软石含量等;细集料应检测塑性指数、有机质含量及硫酸盐含量，并进行颗粒分析。目标配合比设计阶段，应确定级配范围、混合料的类型以及掺配比例，并验证相关技术指标。生产配合比设计阶段，应确定料仓的供料比例、混合料的容许延迟时间、混合料的标定曲线、最大干密度以及最佳含水率。施工参数确定阶段，应确定相关剂量、符合施工要求的合理含水率及最大干密度，并验证混合料的强度等相关指标。根据混合料强度试验结果，按照式（1）计算混合料的强度代表值[2]。

式中：[R0d]表示强度代表值，MPa;[R]表示一组试验的强度平均值，MPa;[Zα]表示随着保证率[α]变化的系数，三级公路取1.282;[Cv]表示一组试验的强度变异系数。

3.2 水泥稳定碎石摊铺及碾压

3.2.1 相关参数计算。水泥稳定碎石总用量计算公式为：

式中：[Q]表示该工程水泥稳定碎石总用量，m3;[L]表示路基长度，m;[B]表示路基宽度，m;[h]表示基层厚度;[λ]表示水泥稳定碎石摊铺损耗率，取1%。将相关数据代入式（2），得出Q为40 573.2 m3。

每天所需运输车数量（取每车容量13 m3）计算公式为：

式中：[m]表示每天所需运输车数量，台/d;[Q]表示该工程水泥稳定碎石总用量，m3;[T]表示基层施工工期，d;[q]表示每台车的容量，m3;[t]表示每天工作时间，取8 h;[S]表示平均运距，取15 km;[v]表示运输车平均速度，取20 km/h。

3.2.2 水泥稳定碎石摊铺。由于基层设计厚度为20 cm，为减少结构层数量，改善层间结合，提高路面结构的整体性，确定基层施工为1层。正式施工前，应通过试验段确定压实厚度为20 cm时对应的松铺厚度[3]。该工程通过对试验段进行施工，确定松铺厚度为25.4 cm，松铺系数为1.27。该工程垫层为15 cm厚天然砂砾，开始摊铺基层材料前，应先采用凸块式压路机对垫层碾压1～2遍，确保层间结合紧密。在摊铺机后方应安排专人消除混合料的粗、细集料离析现象，及时铲除粗集料堆积或离析的部位，同时用新拌制的混合料加以填补。由于该基层在夏季施工，在拌制混合料时，应适当增加水的比例，确保运输至现场碾压时混合料的含水率比最佳含水率增加0.5%～1%。

3.2.3 混合料碾压。应遵循“边摊铺，边碾压，由低向高，由内至外”的原则进行碾压。碾压过程中，应保持紧跟、慢压、高频、低幅的碾压方式。先由2台18 t双钢轮压路机初压2～3遍，然后使用1台30 t胶轮压路机碾压密实，最后再用双钢轮压路机收面，消除轮迹。各阶段碾压时，應错缝碾压，轮迹重叠应不小于1/3。碾压时，若出现软弹现象，须及时挖出该路段的混合料，换填新混合料后再重新碾压。碾压过程中严禁随意停放压路机，严禁中途掉头。每天工作结束或意外中断超过2 h时，应设置横向接缝，接缝的留置及处理应符合设计及规范要求[4]。

3.3 养护

碾压结束并经压实度检测合格后，应立即进行不少于7 d的养护。考虑到项目位于甘肃省陇南市，水资源较匮乏，本项目选择塑料薄膜覆盖养生的方式进行养护。选择薄膜厚度不小于1 mm，覆盖薄膜时应注意薄膜之间互相搭接，同时在搭接处覆盖土块，以免出现薄膜未完全覆盖或被风吹开的情况。养生期间应经常检查，发现有局部破损时，应及时更换，若发现水分散失较多，则应适当补水。直至养生至上层结构施工前2 d，方可将薄膜掀开，并检查养护情况、强度增长情况等，为后续面层施工做好准备。

3.4 施工质量控制

养护7 d后，应及时进行相关检测。检测项目应包括标准试件的7 d无侧限抗压强度;水泥稳定碎石基层取芯，数量不少于9个，进行外观及强度检测，测定其弯沉值及承载比等相关参数[5]。同时，应按表4进行施工质量控制。

施工中也应随时进行施工质量控制，确保工程质量。在施工过程中，应随时检查摊铺质量、碾压质量，发现不符合有关设计及规范要求时，应及时调整;每作业段完成后，应及时进行压实度、强度及钻芯检测，同时进行弯沉和承载比检测。具体控制标准如表5。

工程实践表明，路面基层施工质量往往决定了整条道路的工程质量。国内很多道路损坏的根本原因在于基层受到破坏，如混凝土面板板底脱空、路面开裂等。在水泥稳定碎石基层施工中，如果做好上述要点，则能在很大程度上保证其施工质量。

参考文献：

[1]李昊，安平，高俊启，等.水泥稳定碎石长期强度发展规律[J].公路，2021（6）：59-62.

[2]中华人民共和国交通运输部.公路路面基层施工技术细则：JTG/T F20—2015[S].北京：人民交通出版社，2015.

[3]张二辉.水泥稳定碎石大厚度整体碾压技术在路基施工中的应用[J].中国公路，2021（10）：110-111.

[4]潘广录.高速公路水泥稳定碎石基层施工技术[J].四川建材，2021（6）：117，121.

[5]姚爱玲，王军伟，许敏，等.水泥稳定碎石基层沥青路面隆起开裂数值分析[J].重庆交通大学学报（自然科学版），2021（6）：105-111.